我國(guó)工業(yè)廢渣制磚的現(xiàn)狀和前景

　　我國(guó)目前由于產(chǎn)煤而生成的煤矸石堆存量已達(dá)34億噸，并以每年1.5億噸的速度遞增，不僅占用大量土地，還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。上個(gè)世紀(jì)80年代后期，通過(guò)引進(jìn)技術(shù)的消化和創(chuàng)新，我國(guó)煤歷石制磚技術(shù)上了一個(gè)新臺(tái)階，經(jīng)原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)，我國(guó)引進(jìn)了法國(guó)西方公司制磚設(shè)備，在雙鴨山建成了年產(chǎn)6000萬(wàn)塊全煤碎石空心磚生產(chǎn)線(xiàn)。除裝卸成品、堆場(chǎng)外，生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，窯爐壓力、溫度控制監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)了電腦操作。這一引進(jìn)技術(shù)的消化和創(chuàng)新發(fā)展，成為我國(guó)煤外石制磚技術(shù)水平新的里程碑，無(wú)論是工藝和窯爐設(shè)計(jì)，生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)性能，基本都接近發(fā)達(dá)國(guó)家水平。由于全民環(huán)境保護(hù)和節(jié)省土地資源意識(shí)不斷增強(qiáng)，和國(guó)家相關(guān)政策法規(guī)指導(dǎo)與保障下，90年代我國(guó)煤碎石制磚業(yè)的發(fā)展進(jìn)人了較好時(shí)期：企業(yè)開(kāi)始向集約規(guī)?；较虬l(fā)展；產(chǎn)品由煤碎石實(shí)心磚向多孔磚和空心磚發(fā)展；焙燒窯由輪窯向隧道窯方向發(fā)展；工藝由二次碼燒向先進(jìn)的一次碼燒工藝發(fā)展。

　　煤矸石磚產(chǎn)品的現(xiàn)狀是實(shí)心磚仍占主導(dǎo)地位，多孔磚占20％－30％，其他為空心磚等產(chǎn)品。煤懺石磚的規(guī)格型號(hào)較少，產(chǎn)品質(zhì)量的整體水平不高，市場(chǎng)所需要的承重、保溫隔熱和具有裝飾性的多用途多孔磚還不能滿(mǎn)足要求。薄壁、高強(qiáng)多孔的模數(shù)煤外石磚產(chǎn)量有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)應(yīng)用。生產(chǎn)規(guī)模，70－80年代建成的煤廠石磚生產(chǎn)線(xiàn)，人均年勞動(dòng)生產(chǎn)率IO－20萬(wàn)塊，到近幾年所建煤針石磚生產(chǎn)線(xiàn)，人均年勞動(dòng)生產(chǎn)率為35－60萬(wàn)塊。人均勞動(dòng)效率提高了2－3倍，實(shí)現(xiàn)了歷史性跨越。

　　我國(guó)煤矸石磚廠大部分采用了二次碼燒生產(chǎn)工藝，自然干燥或人工干燥，輪窯焙燒。進(jìn)人叨年代的新建廠，基本上采用了一次碼燒，人工干燥和隧道窯焙燒。但就整體水平看，生產(chǎn)工藝還比較落后，許多生產(chǎn)規(guī)模在年產(chǎn)2000萬(wàn)塊以下的企業(yè)有待改造，生產(chǎn)工藝有待進(jìn)一步完善。

　　各種煤矸石原料的特殊性，是我們掌握煤矸石制磚生產(chǎn)工藝的重要依據(jù)。就全國(guó)而言，相當(dāng)部分煤矸石原料可以燒制全煤碎石磚，原料的化學(xué)成分和物理性能基本能滿(mǎn)足制磚要求，但有些煤碎石原料就不能生產(chǎn)全煤矸石磚，如：①不燒結(jié)煤矸石；②發(fā)熱量過(guò)大的煤廠石；③低塑性煤碎石。雖然我國(guó)制磚機(jī)壓力和真空度提高較快，但煤碎石原料缺乏基本的粘性，即使勉強(qiáng)成型，也很難保證外觀質(zhì)量。

　　當(dāng)煤矸石原料發(fā)熱量及塑性指數(shù)適宜時(shí)，可用全煤外石制磚。當(dāng)煤訴石的發(fā)熱量為1.67X106焦耳／千克，塑性指數(shù)大于4時(shí)，宜采用全煤環(huán)石制磚；而當(dāng)煤歷石發(fā)熱量不超過(guò)2.93*106焦耳／千克，而當(dāng)?shù)赜譄o(wú)適宜的原料摻加時(shí)，也可采用全煤歷石制磚，但須采取低溫長(zhǎng)燒，焙燒周期延長(zhǎng)，產(chǎn)量降低；當(dāng)煤環(huán)石本身發(fā)熱量超過(guò)2.93xl06焦耳／千克時(shí)，則不宜采用全煤碎石制磚。

　　有些煤訴石原料塑性較高，但由于某種礦物成分含量不足而無(wú)燒結(jié)性，而許多粉煤灰又可彌補(bǔ)某種燒結(jié)礦物的不足，改善原料的燒結(jié)性能。在江蘇徐州市某礦煤歷石進(jìn)行原料試驗(yàn)時(shí)，利用全煤殲石不能很好燒結(jié)，但摻入20％－25％粉煤灰，燒結(jié)性能得到了改善。能否將粉煤灰作為摻配原料，還有一個(gè)重要的前提是煤環(huán)石具有較高的塑性指標(biāo)，因?yàn)榉勖夯冶旧頉](méi)有塑性。利用煤歷石和粉煤灰兩種原料混合生產(chǎn)煤碎石燒結(jié)制品，成本有所降低，主要原因是粉煤灰不用破碎，電耗有所降低。

　　我國(guó)大部分地區(qū)熱土具有較高的塑性，對(duì)于含熱量高和塑性指數(shù)低的煤碎石來(lái)說(shuō)，加入少量黏土后，一是降低混合原料含熱量，解決因超熱而降低焙燒進(jìn)度，影響產(chǎn)品的不經(jīng)濟(jì)做法；二是改善了原料的成型性能，提高了坯體成型質(zhì)量；三是如果煤廠石原料出現(xiàn)不燒結(jié)性時(shí)，動(dòng)土原料同樣可以彌補(bǔ)焙燒時(shí)所需要的礦物，保證煤環(huán)石和劾土混合原料制磚的燒成質(zhì)量。勤土的摻配比例可以控制在20％以?xún)?nèi)。

　　煤碎石燒結(jié)制品的發(fā)展方向是：多孔、節(jié)能、輕質(zhì)、高強(qiáng)、裝飾、多功能。多孔與節(jié)能緊密相關(guān)，合理的孔型設(shè)計(jì)會(huì)較大程度地改善產(chǎn)品的熱工性能，在某種意義上講，合理的孔型排布設(shè)計(jì)比單純提高孔洞率更重要。例如產(chǎn)品外形尺寸增大為240X240X115的兩種多孔磚，一種為 3孔，3孔的空心磚孔洞率為52％，另一種為13孔，而13孔多孔空心磚孔洞率低于3孔，孔洞率為47％，但13孔多孔磚導(dǎo)熱系、數(shù)僅為0．399，兩者相差甚大，說(shuō)明13孔多孔空心磚熱工性能明顯優(yōu)于3孔空心磚。只要孔型和孔的排列布局設(shè)計(jì)合理，就能達(dá)到節(jié)能建筑的要求。高強(qiáng)與裝飾密切相關(guān)，強(qiáng)度指標(biāo)是保證燒結(jié)煤環(huán)石磚在建筑結(jié)構(gòu)中安全使用的重要參數(shù)。從砌體強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算公式看，確定砌體軸心抗壓強(qiáng)度重要依據(jù)是砂漿和磚的強(qiáng)度。煤矸石多孔磚的強(qiáng)度對(duì)建筑清水墻體的美化裝飾效果有一定的影響，一般情況下，強(qiáng)度高的多孔磚耐久性好。清水墻多孔磚外露在大氣中，不但具有良好的裝飾效果，而且可顯著降低墻體造價(jià)。煤碎石燒結(jié)多孔磚的節(jié)能、高強(qiáng)和裝飾特點(diǎn)，使產(chǎn)品具有了承重、保溫隔熱和建筑墻體裝飾的復(fù)合功能，這是煤環(huán)石磚發(fā)展的方向。

　　煤矸石燒結(jié)磚工藝按照產(chǎn)品具有多孔、節(jié)能、高強(qiáng)和裝飾復(fù)合功能的要求，加上原料本身的特點(diǎn)，應(yīng)大力推廣一次平碼工藝。該工藝的主要優(yōu)點(diǎn)：一是工藝流暢，機(jī)械化程度高，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化；二是勞動(dòng)定員少，勞動(dòng)強(qiáng)度低，勞動(dòng)生產(chǎn)率高；三是平碼一次工藝消除了條面壓花，保證了產(chǎn)品的外觀。一次平碼工藝是我國(guó)未來(lái)新建或改建煤歷石磚廠主要工藝設(shè)計(jì)方案。一般情況下，煤矸石原料基本上都能實(shí)現(xiàn)一次碼燒?，F(xiàn)根據(jù)不同原料配比，提出未來(lái)創(chuàng)新發(fā)展的不同工藝方案，供參考。

　　全煤矸石制磚重點(diǎn)是原料破碎，破碎后的煤矸石顆粒級(jí)配對(duì)強(qiáng)度影響較大。四川某研究所曾做過(guò)45x45x45的燒結(jié)試驗(yàn)，在900℃－940℃燒結(jié)溫度下，顆粒小于3.5毫米時(shí)，抗壓強(qiáng)度為14.78－16.53兆帕；顆粒小于0.25毫米時(shí)，抗壓強(qiáng)度為63.10—70.8兆帕。單一的全煤歷石制磚原料粉碎好后主要應(yīng)在水分與混合均勻上下功夫，相對(duì)來(lái)說(shuō)工藝可以簡(jiǎn)化，建議工藝過(guò)程為：加水混合攪拌一陳化一攪拌一差速細(xì)碎對(duì)輥機(jī)處理（或輪碾處理卜真空擠出成型一切碼一干燥焙燒。

　　粉碎好的煤矸石原料與粉煤灰混合在一起的工藝為：粉碎混合錘破機(jī)一攪拌一輪碾一陳化一攪拌擠出機(jī)一成型一切碼一干燥焙燒。該工藝的輪碾處理尤為重要，它是保證原料充分混合均勻的關(guān)鍵。由于粉煤灰和煤歷石原料容重相差甚大，如果原料在混合不均勻前就陳化，其效果會(huì)受影響。因此采用了先攪拌、輪碾處理，再進(jìn)行陳化的工藝，這與煤稈石和粘土與煤矸石和頁(yè)巖的工藝處理過(guò)程有顯著的區(qū)別。陳化后的普通攪拌變成了攪拌擠出機(jī)，除了使原料進(jìn)一步的均化外，更重要的是兩種容重相差甚大的原料通過(guò)擠出后顆粒進(jìn)一步靠攏，增加密實(shí)性。如果在第二道攪拌擠出中加抽真空效果會(huì)更佳。攪拌擠出后的原料再進(jìn)行真空擠出成型，坯體的質(zhì)量就有了保證。

　　粉碎好的煤矸石原料與站上充分混合后，工藝過(guò)程為：攪拌一陳化一再攪拌一輪碾一成型一切碼一干燥焙燒c第一道攪拌加水至成型水分的80％一90％。按照原料塑性特點(diǎn)，確定合理的陳化周期3－7天；第二道攪拌基本加到成型水分；輪碾處理的主要作用是混碾、剪切作用，目的是改善原料顆料級(jí)配，提高料塑性指數(shù)，保證成型質(zhì)量。煤肝石和頁(yè)巖原料工藝方案基本與以上相同。

　　要求煤碎石實(shí)心磚最大顆粒小于2.5毫米，0.5毫米以下的顆粒應(yīng)占55％以上；多孔磚最大顆粒小于2毫米，0．5毫米以下的顆粒應(yīng)占60％以上；壁薄的非承重空心磚最大顆粒小于1.5毫米，0.5毫米以下顆粒應(yīng)占65％以上；清水墻裝飾多孔磚和保溫?zé)Y(jié)砌塊最大顆粒應(yīng)小于1．2毫米，0．5毫米以下的顆料應(yīng)占80％以上。

　　陳化前第一道攪拌加水至成型水分的80％-90％，陳化庫(kù)第二道攪拌基本達(dá)到成型含水率，擠出少量補(bǔ)充加水調(diào)節(jié)。

　　成型采用硬望或半硬塑擠出成型。全煤針石多孔磚成型水分控制在14％－15％之間；煤碎石和粉煤灰或煤歷石和頁(yè)巖原料的多孔磚成型水分控制在15％－16％之間；煤懺石和錢(qián)上成型水分控制在16％－18％之間（成型水分主要取決于外摻量的大小，如果劾土摻配比例超過(guò)30％時(shí)應(yīng)取上限）。擠出機(jī)工作壓力應(yīng)按產(chǎn)品不同有所區(qū)別，煤碎石實(shí)心磚壓力可在1．5兆帕以下；煤針石多孔磚工作壓力應(yīng)在1．6－1．8 兆帕之間；承重空心磚、保溫空心砌塊和高強(qiáng)清水墻外裝飾多孔磚工作壓力在2．00兆帕 以上。對(duì)于煤矸石和黏土原料來(lái)說(shuō)，由于塑性較高，工作壓力可適當(dāng)降低，成型擠出時(shí)的真空度可以在85％左右，其余產(chǎn)品成型真空應(yīng)在90％以上。

　　早期的煤外石磚型尺寸一直沿襲普通實(shí)心勃土磚的參數(shù)。我國(guó)現(xiàn)行的普通實(shí)心勃土磚通稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)磚，是從英制“九五”磚衍化而來(lái)，九五磚9.5英寸長(zhǎng)，灰縫寬0.5英寸，能砌筑級(jí)差按5英寸變化厚度的墻體，即5、10、20英寸。實(shí)行公稱(chēng)制以后，按尺度協(xié)調(diào)，磚的長(zhǎng)寬高比例是4：2：1，故構(gòu)造尺寸定為240X115X53，加上10毫米的灰縫，其標(biāo)志尺寸就是250X125X625，這些都是非模數(shù)尺寸，也就是說(shuō)此磚能砌筑長(zhǎng)、寬、高分別按250毫米、125毫米、62．5毫米進(jìn)級(jí)的數(shù)列尺寸的砌體或建筑物。對(duì)于我國(guó)現(xiàn)行的3M建筑模數(shù)系列，砌體的絕大部分都是非模參數(shù)。施工者以砍磚、調(diào)整灰縫等措施來(lái)解決非模參數(shù)尺寸與模數(shù)尺寸的矛盾，不但費(fèi)工、費(fèi)料，砌筑質(zhì)量也不易保證，由干多年來(lái)施工已習(xí)以為常，也就感覺(jué)不出問(wèn)題，其實(shí)它已經(jīng)阻礙了建筑業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化和工業(yè)化的進(jìn)程.因此，現(xiàn)在開(kāi)發(fā)的煤歷石磚的定型尺寸，決不能再沿襲實(shí)心熱土磚的系列尺寸，必須探討新的符合現(xiàn)行模數(shù)及國(guó)際（ISO）的定型標(biāo)準(zhǔn)，以促進(jìn)建筑業(yè)的發(fā)展。

　　世界上許多國(guó)家都關(guān)注煤碎石的利用，將其稱(chēng)為“新資源”。美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、波蘭、俄羅斯、芬蘭等利用煤肝石生產(chǎn)建筑材料。法國(guó)、英國(guó)、俄羅斯用煤碎石生產(chǎn)燒結(jié)實(shí)心磚和空心磚，取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)政府對(duì)此高度重視，提出了“因地制宜，積極利用”的方針，并采取一系列政策，如資金補(bǔ)助、貼息貸款、減免稅賦等扶持性措施鼓勵(lì)煤環(huán)石綜合利用。原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委、國(guó)家科技部頒布“煤廠石綜合利用技術(shù)政策要點(diǎn)”，提出“大力發(fā)展煤環(huán)石空七。磚等新型建筑材料”，已將利用煤碎石燒結(jié)磚確定為綜合利用煤環(huán)石制造燒結(jié)磚，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前煤碎石磚年產(chǎn)量已達(dá)200億塊，年綜合利用煤環(huán)石可節(jié)約5000萬(wàn)噸標(biāo)煤。

　　國(guó)家為了減少工業(yè)廢渣對(duì)環(huán)境的污染，先后出臺(tái)了一系列鼓勵(lì)工業(yè)廢渣綜合利用的政策，促使更多的企業(yè)發(fā)展利廢項(xiàng)目，最大量地吃掉工業(yè)廢渣。其中，利用工業(yè)廢渣摻量達(dá)到30％以上的產(chǎn)品，免征增值稅就是有關(guān)政策之一。在國(guó)家政策的支持下，近十幾年各地綜合利用的力度不斷加大，尤其用工業(yè)廢渣煤嚴(yán)石生產(chǎn)的墻體材料總量不斷增大，產(chǎn)品的品種也在增多。這是一個(gè)良好的勢(shì)頭，符合國(guó)家對(duì)環(huán)境治理的要求。

　　目前，不少制磚企業(yè)僅從自身利益出發(fā)，為降低產(chǎn)品成本，對(duì)廢渣燒結(jié)磚中廢渣摻量?jī)H滿(mǎn)足國(guó)家減免稅收的最低要求就可以了，致使工業(yè)廢渣在燒結(jié)磚中的綜合利用的整體水平不高。在廢渣資源豐富地區(qū)的中小磚廠，采用自然干燥的廢渣磚中廢渣摻兌比一般只有30％左右。這一狀況如不盡快改變，將會(huì)對(duì)燒結(jié)磚行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)結(jié)整起到很大的制約作用，使80％以上利用煤歷石制磚的企業(yè)處于停產(chǎn)半停產(chǎn)，有的已經(jīng)倒閉。